Օքսիդացման աստիճաններ, օքսիդավերականգնման գործակալներ և հավասարեցում կիսառեակցիաներով

Ինչ է գրանցում օքսիդացման աստիճանը

Օքսիդացման աստիճանը այն լիցքն է, որը ատոմը կկրեր, եթե տարբեր ատոմների միջև յուրաքանչյուր կապ լիովին իոնային լիներ, իսկ ընդհանուր էլեկտրոնները վերագրվեին ավելի էլեկտրաբացասական ատոմին. միանման ատոմների միջև ընդհանուր էլեկտրոնները բաժանվում են հավասարապես։ Սա ֆորմալ հաշվարկ է, այլ ոչ չափված լիցք։ Ջրում թթվածնին վերագրվում է −2, իսկ յուրաքանչյուր ջրածնին՝ +1, թեև իրական մասնակի լիցքերը շատ ավելի փոքր են։

Օքսիդացումը օքսիդացման աստիճանի աճն է, որը համապատասխանում է էլեկտրոնների կորստին։ Վերականգնումը օքսիդացման աստիճանի նվազումն է՝ էլեկտրոնների ստացում։ Երկուսը միշտ տեղի են ունենում միասին, քանի որ մի մասնիկի կորցրած էլեկտրոնները պետք է ստացվեն մեկ ուրիշի կողմից։ Ցանկացած օքսիդավերականգնման հավասարումում օքսիդացման աստիճանի ընդհանուր աճը հավասար է ընդհանուր նվազմանը, և հավասարեցման յուրաքանչյուր եղանակ հենվում է այս հավասարության վրա։

Օքսիդացման աստիճանների նշանակումն ըստ առաջնահերթության

Կիրառեք կանոնները ցանկի վերևից ներքև։ Երբ երկու կանոն հակասում են, ավելի բարձրը հաղթում է, և բանաձևի վերջին անհայտ ատոմը գտնվում է տարբերությամբ։

Երկջրածնային ֆոսֆատ իոնի՝ H₂PO₄⁻-ի համար. 2(+1) + P + 4(−2) = −1, ուստի P = +5։ Տետրաթիոնատ իոնի՝ S₄O₆²⁻-ի համար. 4S + 6(−2) = −2, ուստի չորս ծծմբի ատոմների գումարը +10 է, իսկ միջինը՝ +2.5։ Կոտորակային արդյունքը նշանակում է, որ նույն տարրի ատոմները գտնվում են տարբեր միջավայրերում, և նշված թիվը միջին է։ Մագնետիտը՝ Fe₃O₄-ը, ունի միջին +8/3, քանի որ պարունակում է մեկ Fe²⁺ յուրաքանչյուր երկու Fe³⁺-ի համար։

• Մաքուր տարրի ատոմը 0 է (Fe, O₂, S₈)։
• Միատոմ իոնը հավասար է իր լիցքին (Mg²⁺-ը +2 է, Br⁻-ը՝ −1)։
• Բանաձևի օքսիդացման աստիճանների գումարը հավասար է նրա ընդհանուր լիցքին։
• Ֆտորը −1 է իր բոլոր միացություններում։
• 1-ին խմբի մետաղները +1 են, իսկ 2-րդ խմբի մետաղները՝ +2 միացություններում։
• Ջրածինը +1 է ոչ մետաղների հետ և −1՝ մետաղական հիդրիդներում, ինչպես NaH-ում։
• Թթվածինը սովորաբար −2 է, բայց −1՝ պերօքսիդներում (H₂O₂), −½՝ սուպերօքսիդներում (KO₂) և +2՝ OF₂-ում։
• Քլորը, բրոմը և յոդը սովորաբար −1 են, բացառությամբ այն դեպքերի, երբ կապված են թթվածնի կամ ավելի թեթև հալոգենի հետ։

Օքսիդիչի և վերականգնիչի անվանումը

Օքսիդիչը էլեկտրոններ է ընդունում և պատճառ է դառնում, որ ինչ-որ այլ բան օքսիդանա, ուստի ինքն է վերականգնվում։ Վերականգնիչը էլեկտրոններ է տալիս և ինքն է օքսիդանում։ Անվանեք ամբողջ մասնիկը, այլ ոչ թե մեկ ատոմ։

Դիտարկենք 2Fe²⁺(aq) + H₂O₂(aq) + 2H⁺(aq) → 2Fe³⁺(aq) + 2H₂O(l)։ Երկաթը +2-ից բարձրանում է +3, ուստի Fe²⁺-ը օքսիդանում է և վերականգնիչ է։ Թթվածինը պերօքսիդում −1-ից իջնում է ջրում −2, ուստի H₂O₂-ը վերականգնվում է և օքսիդիչ է։ Ջրածինը ամբողջ ընթացքում մնում է +1։ Երկու երկաթի իոններից յուրաքանչյուրը կորցնում է մեկ էլեկտրոն, և պերօքսիդի երկու թթվածնի ատոմներից յուրաքանչյուրը ստանում է մեկ, ուստի երկու էլեկտրոն կորչում է և երկուսը ստացվում։

Մեկ մասնիկը կարող է կատարել երկու դերն էլ։ Cl₂ + 2OH⁻ → Cl⁻ + ClO⁻ + H₂O ռեակցիայում քլորի մեկ ատոմը 0-ից անցնում է −1, իսկ մյուսը՝ 0-ից +1։ Սա անհամամասնում է, և Cl₂-ը և՛ օքսիդիչ է, և՛ վերականգնիչ։

Հավասարեցում կիսառեակցիաներով թթվային միջավայրում

Օքսիդացումը վերականգնումից առանձնացնելը թույլ է տալիս յուրաքանչյուր էլեկտրոնային փոխանցում հավասարեցնել առանձին, ապա համադրել կեսերը, որպեսզի էլեկտրոնները կրճատվեն։ Ջուրը տալիս է թթվածնի ատոմներ, իսկ H⁺-ը՝ ջրածնի ատոմներ, քանի որ թթվային ջրում իրականում առկա են հենց այդ մասնիկները։

Լուծված օրինակ 1։ Թթվում դիքրոմատը օքսիդացնում է նիտրիտը՝ Cr₂O₇²⁻ + NO₂⁻ → Cr³⁺ + NO₃⁻։ Քրոմը +6-ից դառնում է +3, իսկ ազոտը՝ +3-ից +5։ Օքսիդացման կես՝ NO₂⁻ + H₂O → NO₃⁻ + 2H⁺ + 2e⁻, լիցքը −1 յուրաքանչյուր կողմում։ Վերականգնման կես՝ Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ + 6e⁻ → 2Cr³⁺ + 7H₂O, լիցքը +6 յուրաքանչյուր կողմում։ Վեց էլեկտրոնները համապատասխանում են քրոմի երկու ատոմներին, որոնցից յուրաքանչյուրը փոխվում է երեք միավորով։

Օքսիդացման կեսը բազմապատկեք 3-ով, որպեսզի երկու կեսերն էլ ներառեն 6e⁻, ապա գումարեք՝ Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ + 3NO₂⁻ + 3H₂O → 2Cr³⁺ + 7H₂O + 3NO₃⁻ + 6H⁺։ Յուրաքանչյուր կողմից կրճատեք 6H⁺ և 3H₂O՝ Cr₂O₇²⁻ + 8H⁺ + 3NO₂⁻ → 2Cr³⁺ + 3NO₃⁻ + 4H₂O։ Ստուգում՝ Cr 2 և 2; N 3 և 3; O 7 + 6 = 13 և 9 + 4 = 13; H 8 և 8; լիցք −2 + 8 − 3 = +3 և +6 − 3 = +3։

• Սխեմատիկ հավասարումը բաժանեք օքսիդացման կեսի և վերականգնման կեսի։
• Հավասարեցրեք բոլոր տարրերը, բացի O-ից և H-ից։
• Հավասարեցրեք O-ը H₂O ավելացնելով, ապա H-ը՝ H⁺ ավելացնելով։
• Հավասարեցրեք լիցքը՝ էլեկտրոններ ավելացնելով ավելի դրական կողմում։
• Կեսերը բազմապատկեք այնպես, որ էլեկտրոնները համընկնեն, գումարեք դրանք և կրճատեք այն ամենը, ինչ կա երկու կողմերում։
• Ստուգեք ատոմներն ու լիցքը և համոզվեք, որ էլեկտրոններ չեն մնացել։

Եղանակի փոխակերպումը հիմնային միջավայրի համար

Հիմնային միջավայրում OH⁻-ը առատ է, և վերջնական հավասարումը չպետք է պարունակի H⁺։ Հավասարեցրեք այնպես, կարծես լուծույթը թթվային է, ապա երկու կողմերին ավելացրեք բավարար OH⁻՝ յուրաքանչյուր H⁺ ջրի վերածելու համար։ Նույն մասնիկը երկու կողմերին ավելացնելը պահպանում է հավասարման հավասարակշռությունը։

Լուծված օրինակ 2։ Հիպոքլորիտը հիմքում քրոմի(III) հիդրօքսիդը օքսիդացնում է քրոմատի՝ Cr(OH)₃ + ClO⁻ → CrO₄²⁻ + Cl⁻։ Քրոմը +3-ից դառնում է +6, իսկ քլորը՝ +1-ից −1։ Օքսիդացման կես՝ Cr(OH)₃ + H₂O → CrO₄²⁻ + 5H⁺ + 3e⁻։ Վերականգնման կես՝ ClO⁻ + 2H⁺ + 2e⁻ → Cl⁻ + H₂O։ 3-ի և 2-ի ամենափոքր ընդհանուր բազմապատիկը 6 է, ուստի առաջին կեսը կրկնապատկեք, երկրորդը՝ եռապատկեք։

Գումարելով և կրճատելով ստացվում է 2Cr(OH)₃ + 3ClO⁻ → 2CrO₄²⁻ + 3Cl⁻ + 4H⁺ + H₂O։ Երկու կողմերին ավելացրեք 4OH⁻. աջ կողմում 4H⁺ + 4OH⁻-ը դառնում է 4H₂O։ Վերջնական՝ 2Cr(OH)₃(s) + 3ClO⁻(aq) + 4OH⁻(aq) → 2CrO₄²⁻(aq) + 3Cl⁻(aq) + 5H₂O(l)։ Ստուգում՝ Cr 2 և 2; Cl 3 և 3; O 6 + 3 + 4 = 13 և 8 + 5 = 13; H 6 + 4 = 10 և 10; լիցք −7 յուրաքանչյուր կողմում։

Օքսիդավերականգնման հաշվառման հաճախակի սխալներ

Օքսիդավերականգնման սխալների մեծ մասը հաշվառման սխալներ են, և յուրաքանչյուրն ունի կոնկրետ ստուգում։

Որպես վերջին փորձ, միայն օքսիդացման աստիճաններով հաստատեք, որ կորցրած էլեկտրոնները հավասար են ստացվածներին։ Լուծված օրինակ 2-ում քրոմի երկու ատոմներից յուրաքանչյուրը կորցնում է 3 էլեկտրոն (ընդամենը 6), իսկ քլորի երեք ատոմներից յուրաքանչյուրը ստանում է 2 (նույնպես 6)։

• Ատոմը որպես գործակալ անվանելը. գրեք, որ Cr₂O₇²⁻-ը օքսիդիչն է, այլ ոչ թե քրոմը։
• Փոփոխությունը հաշվել մեկ ատոմի համար, բայց ոչ բանաձևի համար. Cr₂O₇²⁻ → 2Cr³⁺ պահանջում է 6 էլեկտրոն, ոչ թե 3։
• Էլեկտրոնները սխալ կողմում դնելը. դրանք արգասիք են օքսիդացման կեսում և ռեագենտ՝ վերականգնման կեսում։ Եթե լիցքի ստուգումը խափանվում է, նախ նայեք այստեղ։
• Թթվածինը հավասարեցնել O-ով, O₂-ով կամ O²⁻-ով՝ H₂O-ի փոխարեն։ Ազատ օքսիդ իոններ ջրում գոյություն չունեն։
• Հիմնային միջավայրի պատասխանում H⁺ թողնելը կամ OH⁻ ավելացնելուց հետո ջուրը կրճատելը մոռանալը։
• Ենթադրել, որ թթվածինը միշտ −2 է. ստուգեք պերօքսիդները, սուպերօքսիդները և O–F կապերը։
• Նշանակումները խառնելը. օքսիդացման աստիճանը գրվում է նշանը նախ (+3), իոնի լիցքը՝ թիվը նախ (3+)։